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1、200万米/年聚氨酯合成革厂的工艺设计摘要聚氨酯（PU）合成革属于聚氨酯弹性体的一类，其工业化工艺生产方法主要有干法和湿法两大类。通过对PU合成革的发展历史、性能、应用市场的了解，确定年产200万米聚氨酯合成革的生产工艺设计。主要从其生产配方、生产工艺流程开始设计,进一步进行PU合成革生产中的物料衡算和能量衡算。从而确定聚氨酯合成革生产的技术参数、工艺流程和主要设备的选择。同时还对聚氨酯合成革生产企业的三废处理和安全技术进行设计。关键词：聚氨酯（PU） 合成革 干法 湿法AbstractPolyurethane synthetic leather (PU) belongs to a class
2、 of polyurethane elastomer, the industrialized production method mainly has two kinds of dry and wet. Through the synthetic leather development history, performance, application market understanding of PU, determine the design process with an annual output of 2000000 meters of polyurethane synthetic
3、 leather. Mainly from the production formula, process design; further PU synthetic leather material balance in production and energy balance. In order to ，determine the parameters of polyurethane synthetic leather technology, production process and main equipment selection. At the same time also syn
4、thesis design leather waste treatment and safety technology production enterprise of polyurethane.Keywords：polyurethane(PU) Synthetic leather dry process wet process 第一章 综述1.1聚氨酯聚氨酯合成革的原料聚氨酯(以下简称为PU)树脂是聚氨基甲酸酯的简称。它是一种分子主键上含有许多重复的NCO基团的高分子化合物，通称聚氨基甲酸酯。一般PU由多元异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应制得。 PU是一种性能良好、用途广泛，介于橡胶与塑料
5、之间的新型合成材料。它被用来生产(泡沫)塑料、弹性体、纤维、涂料、粘合剂、密封料、铺装材料、合成革等。1.2 聚氨酯合成革中国的聚氨酯合成革生产真正意义上的开始是1983年山东烟台合成革厂（即现在的烟台万华集团）从日本引进聚氨酯合成革的生产技术及设备，而PVC人造革的生产，最早可追溯至1959年的辽源市塑料厂。但是中国人造革、合成革行业真正意义上的发展是在改革开放后实现的，特别是最近十年，人造革、合成革行业进入快速发展时期，行业整体平均每年都保持1520的快速增长。无论是生产线的数量还是生产量在世界范围内都处于领先地位，到目前为止中国已成为世界上人造革、合成革的生产与使用大国。中国人造革、合成
6、革生产企业主要分布在浙江、江苏、广东、福建和山东等沿海省市，自改革开放以来，随着国外先进工艺设备的相继引进，行业技术状况、产品、档次都有较大提高，干法PU、湿法PU等合成革生产技术发展迅猛。聚氨酯合成革是目前世界上时兴的皮革制品代用材料之一。PU合成革具有许多聚氯乙烯合成革所不能比拟的优点，即它具有手感柔软、光泽自然、颜色柔和、耐寒、耐老化、耐磨损、屈挠性能好、透气性好、机械性能好、剥离强度高等物理性能和不闷汗、可洗涤等使用性能以及便于加工的特点，是代替天然皮革较为理想的代用材料。PU合成革目前主要应用于各种鞋类、衣料、各种家具和汽车、各种箱包袋类以及其他许多用途。1.3聚氨酯合成革行业分析1
7、.3.1聚氨酯合成革发展概述（1）国外国外干法PU合成革于六十年代初期开始生产。早期产品在意大利、西班牙、日本等国投产。从七十年代开始它以每年约20的速度增长。是目前工业品生产中发展速度较快的品种之一。湿法PU合成革是1963年在国外市场上出现的，这种湿法合成革的性能、结构与干法合成革相比，在透气性能及外观质量方面有明显的改进，可与天然皮革相媲美。七十年代末期和八十年代初期，国外市场兴起的各种品种、各种厚薄、各种规格的织物布基(多为起毛布)的湿法PU合成革，解决了无纺布湿法合成革工艺复杂、成本高、价格贵、品种单一的缺点。其产品的工艺设备简单，投资费用低，产品的品种多、用途广泛、价格便宜，目前是
8、世界合成革市场具有生命力的产品，同时也是我国国内市场急需升级的换代新产品。八十年代以来，PU合成革在西欧、美国、日本得到了迅速发展。随着产量的不断增加，产品的花色、品种也不断更新换代。后来欧、美、日开发生产了PU超级鹿皮绒，成为当今市场上的热门货。 （2）国内我国从七十年代后期开始生产PU合成革，1979年在广州人造革厂有了第一个PU合成革生产装置，这一年就是我国PU合成革生产的开始。烟台合成革厂从日本引进年产3O0万平方米PU合成革的生产转置在1984年底试生产结束并通过国家级验收。后来，国内各地区积极引进技术和设备争相上此产品，国内有4家工厂与外商签订定引进湿法PU合成革生产线，利用我国技
9、术和设备投产的生产线有10条。由于意大利PU合成革设备和技术先进价格较便宜，当前我国大多数引进的是意大利的生产线。目前，我国已建成4O多条采用干法或湿法生产PU合成革的生产线。八十年代全国合成革的生产能力已达每年2亿平方米左右，尽管如此人均产量尚不足0.2平方米。然而由于PU树脂的生产厂数较少，PU合成革的原料供不应求而依靠进口，其原料得不到保证使开工率很低，产品的花色品种也并不多，所以有待于进一步开发。随着我国人民生活水平的不断提高，人们对皮革制品的需求将会越来越太，而天然皮革的发展受到一定条件的限制，PU合成革的需要量将不断增长。然而我国PU合成革的产量很低，从而使PU合成革工业发展具有一
10、定的背景。1.3.2聚氨酯合成革的发展方向从源头上杜绝污染，对于聚氨酯合成革行业来说已经迫在眉捷，环境保护可谓是聚氨酯合成革的首要发展方向。由于水无毒、无污染、并且节能，因此它是溶剂的理想替代品。所以，开发水性聚氨酯合成革浆料成为目前聚氨酯树脂的主攻方向。目前，国内的许多厂家和化工设计院都在进行水性聚氨酯树脂的研究，也开发出许多的水性聚氨酯树脂牌号，但规模都较小，最大也只有几吨左右的规模。并且应用范围比较狭窄，在性能上还够完善。例如温州环宇高分子材料有限公司，通过长期不懈的努力，已成功开发出国内首创的环保型聚氨酯合成革树脂产品。其主攻方向为：（1）开发出适应于国内现有合成革厂家的生产工艺、条件
11、，替代传统溶剂型的PU树脂浆料，从根本上杜绝污染。（2）以水为溶剂，替代DMF、MEK等大量有毒溶剂，且不改变薄膜的特性及功能，提高透气性、耐磨性。绝对易燃、无毒、无污染。（3）制备各种规格、不同模量的产品，以满足不同用途的客户需求。（4）合成各种档次要求的浆料：如普通型、耐光型、耐磨型、耐低温型等以满足不同层次的需求。要从根本上解决人造革合成革行业的污染问题，就要大力推广使用水性聚氨酯浆料。国外现在已在减少溶剂型聚氨酯浆料的使用量，而水性聚氨酯浆料的使用量则在逐渐上升，一方面是国外比较注重环保，另一方面，国外的水性PU的研究起步较早，水性PU的品种也较多，性能也较好。不过可以肯定的是，中国人
12、造革合成革行业推广使用水性聚氨酯是大势所趋。后处理工艺也是聚氨酯合成革的环境保护的一个重要方向，后处理工艺种类繁多并不断地有所更新，大多采用同皮革后处理和纺织品有关加工处理相似的工艺。包括表面涂饰（包括喷涂）、印刷、压花、磨皮、干揉、湿揉、植绒等。聚氨酯合成革的另外一个重要发展方向就是新产品的开发，因为现阶段普通聚氨酯合成革用树脂已经不能满足人们的需要。一方面要充分利用不同的后处理工艺，增加产品种类，尽量实现产品的差别化生产；另一方面，要加强技术创新，要特别注意新型功能性助剂、新型原材料、新型生产工艺在合成革行业的应用，开发适合市场需求的高性能多功能合成革，如抗菌防霉除臭合成革、纳米光触媒合成
13、革，防水透湿合成革，阻燃高剥离合成革等。例如，纳米增强聚氨酯技术则是提高聚氨酯合成革用树脂性能的一个行之有效的方法。纳米复合聚氨酯树脂制成革后将具有更好的回弹性、耐磨性、低温抗折性、高温热稳定性，可广泛应用于服装、箱包、鞋革等制造业。在合成革产品中，例如高档的聚氨酯变色合成革成为一种时尚新产品。PU变色合成革是采用加入了变色粉的特殊PU树脂制造的，变色粉没有弹性，当这种PU革在拉伸、弯曲、折叠等外部应力作用下，PU膜层中的变色粉会呈现其本身的白色，结果在革形变部位呈现颜色变化。外力消除后，革面颜色又会自然地恢复如初。烟台华大化学工业有限公司研制出的两种PU变色树脂601BL和601BH，制得的
14、变色革变色自然柔和，手感好，膨润变形性能好。例如国际市场上出现的超细纤维聚氨酯合成革，它是采用与天然皮革中束状胶原纤维结构与性能相似的超细纤维制成具有三维网络结构的高密度无纺布, 再填充性能优异且具有开式微孔结构的聚氨酯加工处理而成，被称之为第三代人工皮革。其三维结构网络的无纺布为合成革在基材方面创造了赶超天然皮革的条件。该产品结合新研制的具有开孔结构的PU浆料浸渍、复合面层的加工技术，发挥了超细纤维巨大表面积和强烈的吸水性作用，使得超细级PU合成革具有了束状超细胶原纤维的天然皮革所固有的吸湿特性，因而不论从内部微观结构，还是外观质感及物理特性和人们穿着舒适性等方面，都能与高级天然皮革相媲美了
15、。这种聚氨酯合成革在外观、机械强度、弹性、耐化学物质稳定性方面都与天然皮革十分相似。此外，超细纤维合成革在耐化学性、质量均一性、大生产加工适应性以及防水、防霉变性等方面更超过了天然皮革。1.3.3聚氨酯合成革前景展望当今社会，合成革代替真皮已成为势不可挡的潮流，合成革行业的发展前景广阔。首先，日常生活中花色品种繁多的合成革制品随处可见，如室内装饰、沙发面料、汽车内饰、服装、鞋类、球类和箱包等等。并且，由于合成革具有性能优良，可大规模生产等优势，其在国民经济各行业中的应用越来越广，应用领域不断扩大，行业发展潜力巨大。其次，由于国内企业不断涌现，所以生产总量将快速扩张。近几年来，我国合成革行业在生产企业数和生产设备数上得到大幅提高，产品产量连年以超过10%速度快速增长，使中国成为世界合成革第一生产大国，产量占到全球比重的20%以上。同时，出口贸易也逐年攀升。聚氨酯合成革作为人造革、合成革中性能最为优异的品种，应用空间不断广阔，其发展前景可谓非常良好。特别是超细纤维聚氨酯合成革，将成为未来市场主导产品。不过由于新近超纤革的投资建设和异军突起，产能将持续扩大，市场供大于求的局面仍将持续，近几年内将会形成类似目前普通革的市场局面，同质现象严重，价格竞争激烈；同时，随着人们消费观念的转变和下游制品业的要求提高，许多应用领域内的消费需求将随着合成革档次的提高和差异化功能性的增加而
